Методические указания для проведения лабораторных и практических работ по предмету "Технология и оборудование по переработке твердых бытовых и промышленных отходов"
 Скачать 288.5 Kb.
|
Экспериментальная часть1. Получение железного сурика 20 г огарка просеять через сито, мелкую фракцию 0,1-0,2 мм отделить, а фракцию с размером зерен 0,5-2 мм измельчить в шаровой мельнице. Мелкую фракцию огарка промывают водой. При этом удаляются водорастворимые соли железа, цинка, меди, вызывающие коррозию металлов и частично – элементная сера. Промывку проводят горячей (60-80 0С) водой при перемешивании несколько раз, которое чередуют с получасовым отстаиванием, до исчезновения окраски, вызываемой растворимыми солями. Отмытый огарок подсушивают сухим паром и подают на обжиг при 850-9000С в муфельную печь. Целью обжига является удаление из огарка влаги и серы (из сульфидов и сульфатов). Сера и сернистые соединения, содержащиеся в огарке, влияют на свертываемость краски, на чем построен контроль качества. Полученный после обжига полуфабрикат (содержание Fe2O3 до 90%) размалывают и смешивают с наполнителями для получения готового продукта. 2. Получение желтой охры Огарковая пыль (<0,1 мм), осаждаемая в сухих электрофильтрах, отличается от огарка несколько большим содержанием водорастворимых соединений железа. Ее используют как сырье для получения пигментов типа желтой охры. 20 г огарковой пыли смешивают с 50-100 мл воды в течение 20-25 мин. Затем раствор отстаивают в течение 1 ч. Окрашенную жидкую фазу сливают в стакан, куда добавляют 10 г предварительно измельченных мела или глины. В объеме протекает реакция: Fe2(SO4)3 + 3 CaCO3 → Fe2O3 + 3 CaSO4 + 3 CO2, (8) в результате которой получают насыщенный влагой осадок гипса с глиной. Эту массу высушивают при 80 0С и растирают в ступке или подают в шаровую мельницу, из которой выходит готовый продукт – сухой минеральный пигмент типа желтой охры. 3. Получение мумии Предварительную работу нужно провести, как и в случае получения охры. Осадок, полученный в виде влажной массы (91% Fe2O3; 3,7% FeS; 5,3 % балласта) сушат при температуре до 1000С. Полученную массу затем обжигают в муфельной печи при температуре 800-9000С, при этом из оставшихся соединений выжигается сера. Полупродукт (95% Fe2O3) из печи поступает на измельчение в шаровую мельницу или растирают в ступке, куда одновременно добавляют глину (15%). В результате этих процессов образуется готовый продукт – минеральный пигмент типа мумии. Получаемые согласно описанным процессам минеральные пигменты являются стабильными по цвету и неизменяемыми по времени. Масляная краска на их основе не сворачивается, а известковая хорошо схватывается. Представление результатов эксперимента Результаты экспериментов заносятся в таблицы 8, 9 и 10. Таблица 8 Характеристика процесса получения железного сурика
Таблица 9 Характеристика процесса получения желтой охры
Таблица 10 Характеристика процесса получения мумии
Контрольные вопросы Классификация пигментов, получаемых промышленностью. Основные направления получения и применения пигментов. Получение пигментов из отходов сернокислотного производства. Методика получения железного сурика из отходов производства. Методика получения желтой охры из отходов сернокислотного производства. Методика получения мумии из пиритных огарков. Практическая работа № 1. Изучение процессов складирования и хранения бытовых отходов на полигонах. Пути использование полигонов ТБО после закрытия Практическая работа №2. Расчет и проектирование полигона для размещения промышленных и бытовых отходов Цель работы: приобретение студентами навыков расчета и проектирование полигона для размешенных промышленных и бытовых отходов. Введение В решении природоохранных задач одним из основных способов утилизации промышленных отходов является складирование их на специально оборудованных полигонах, которые предназначены для изоляции и обезвреживания отходов при обеспечении высокой степени экологической безопасности для окружающей среды и здоровья человека. Возможный ущерб окружающей среде от функционирования полигона обусловлен следующими факторами: - выделением мусорного газа, образующегося в результате биологических процессов разложения мусора, в атмосферу, что приводит к опасности возникновения взрывов, пожаров, наличия неприятного запаха; - пожарами при горении мусора; - загрязнением грунтовых вод при их контакте с дренажными водами полигона; - выносом мусора ветром за пределы территории полигона; - размножением крыс, мышей, мух и других паразитов, а также болезнетворных микроорганизмов и простейших. Меры по уменьшению или нейтрализации вредного действия этих факторов предпринимаются при проектировании, строительстве и эксплуатации полигонов. Кроме того, полигоны должны обеспечивать статическую устойчивость складируемых отходов с учетом динамики уплотнения, минерализации, газовыделения, а также возможности последующего использования участка после его закрытия и рекультивации. Общие сведения Размещение отходов должно соответствовать требованием ст. 12 Федерального закона «Об отходах производства и потребления». В частности, следует иметь в виду, что «... определение места строительства объектов размещения отходов осуществляется на основе специальных (геологических, гидрологических и иных) исследований в порядке, установленном законодательством РФ, и при наличии положительного заключения государственной экологической экспертизы. Запрещается захоронение отходов на территории городских и других поселений, лесопарковых, курортных, лечебно-оздоровительных, рекреационных объектов, а также водоохранных зон, на водосборных площадях подземных водных объектов, которые используются в целях питьевого и хозяйственно-бытового водоснабжения. Запрещается захоронение отходов в местах залегания полезных ископаемых и ведения горных работ в случаях, если возникает угроза загрязнения мест залегания полезных ископаемых и безопасности горных работ…» Полигон– природоохранное сооружение для централизованного сбора, обезвреживания отходов, обеспечивающее защиту от загрязнения атмосферы, почв, поверхностных и грунтовых вод и препятствующее распространению болезнетворных микроорганизмов. Полигоны для токсичных твердых промышленных отходов (ТПрО) (Iи II класса опасности) имеют такие же санитарные ограничения и такой же размер санитарно-защитной зоны (СЗЗ), как и свалки. Полигоны твердых бытовых отходов (ТБО), не принимающие навоз и фекалии, приравниваются к санитарным объектом Iкласса и имеют СЗЗ не менее 300 м. центральные полигоны ТБО, принимающие нечистоты населенного пункта, являются объектами IIкласса с СЗЗ не менее 500 м. На полигоны ТБО могут приниматься нетоксичные ТПрО и по согласованию специальный перечень токсичных ТПрО IVи III классов опасности. Основные особенности полигонов: - уплотнение отходов, позволяющее увеличить нагрузку на единицу площади; - послойно укрытие отходов; -меры по предотвращению проникновение сточных вод полигона в почву и подземные воды; - сбор биогаза (при необходимости). Работы на полигонах полностью механизированы, а после их закрытия производится рекультивация участка. Эффективность работы полигона во многом определяется выбором участка в соответствии с техническими требованиями и социально-экологическими аспектами. Так, грамотный с технической точки зрения выбор места полигона для Ростова-на-Дону в 1991 г. в поселке Большой Лог привел к бесполезно потраченным средствам на проектно-изыскательские и строительные работы, поскольку не был согласован с населением. Очень важен характер грунтов и расположение грунтовых вод. Лучшими для основания полигона является глина и тяжелые суглинки. Грунтовые воды должны быть на достаточной глубине (с четом необходимости складирования отходов на высоту не менее 10 м – из экономических соображений); выходы грунтовых и подземных вод в виде ключей и родников должны отсутствовать. Кроме того, необходимо учитывать природные особенности выбранного места: доминирующие ветры, количество осадков, температуры диапазон, глубину: промерзания грунта. Длительность функционирования полигона может быть существенно увеличена при предварительной механической обработке отходов – измельчении или брикетировании. При более точных расчетах необходимо учитывать характеристику уплотнения отходов в зависимости от массы катков-уплотнителей или бульдозер и высоты засыпки. Также необходимо учитывать самоуправление отходов с годами, особенно ощутимое при высоте полигона более 10 м. Защита окружающей среды начинается еще при выборе площадки под полигин: подстилающие грунты должны создавать гидроизоляционный слой. Зачастую (особенно для ТПрО) приходится делать искусственные защитные экраны, которые подразделяются: - на минеральные природные материалы с коэффициентом фильтрации не более 10 м/с, мощностью не менее 3 м (глины, песчано-бентонитовые смеси); - синтетические материалы, обладающие прочностью и устойчивостью к агрессивному воздействию. В России это чаще всего геотекстили, полиэтиленовая пленка толщиной 0,3 см, закреплённая сажей. Часто в 2 – 3 слоя; - асфальтовые покрытия; - геосинтетические материалы (например, специальные маты из бентонита и сентерического связующего). При разложении отходов образуются газы, причем в первые дни – при свободном доступе воздуха – процесс является аэробным, выделяются двуокись углерода, повышается температура отходов. После того как свободный кислород будет израсходован, в результате анаэробного разложения образуется метан, диоксид и оксид углерода. Для отходов с сульфитами может выделяться сероводород. На отработанных участках (картах) крупных полигонов экономически оправдано применение системы газосбора только при вместимости не менее 1 млн т ТБО, где максимальная часовая выработка газа на второй-третий год после изоляции составит около 1000м2/ч. Система получения биогаза состоит из скважин, дренажа, промежуточных и магистральных трубопроводов с арматурой, устройств по очистке и осушки биогаза, вентиляционной и энергетической установок. После закрытия полигона участок рекультивируют для дальнейшего использования. Основная мера – изоляция грунтом. Но и после этого использование участка может быть разрешено не ранее чем через год, а для южной зоны сроки начала работ следующие: создание пашни, сенокосов, газонов – 3 года; посадка кустарников – 4 года; деревьев – 6 лет; создание садов, огородов – 15 лет. Прокладка подземных коммуникаций, капитальное строительство не разрешаются. Расчетная часть Расчет проектируемой вместимости полигона Вместимость полигона Ет на расчетный срок определяется по формуле: Ет=  , м3(1)где У1 и У2 – удельные годовые нормы накопления отходов по объему на первый и последний год эксплуатации, м3/чел.-год; Н1 и Н2 – количество обслуживаемого полигоном населения на первый и последний годы эксплуатации, чел.; Т – расчетный срок эксплуатации полигона, год; К1 – коэффициент, учитывающий уплотнение отходов в процессе эксплуатации полигона на весь срок Т, принимается по табл.1; К2 – коэффициент, учитывающий объем наружных изолирующих слоев грунта (промежуточный и окончательный), принимается по табл. 2. Удельная годовая норма накопления отходов по объему на 20-й год эксплуатации определяется из условия ежегодного роста ее по объему на 3%: У2 =У1 (1,03)Т, м3/чел.-год (2) Таблица 1 Значения коэффициента К1
Примечание. Значение К1 приведены при соблюдении послойного уплотнения отходов, оседания в течение не менее 5 лет и плотности отходов в местах сбора 200 кг/м3. Таблица 2 Значения коэффициента К2
Примечание. При обеспечении работ по промежуточной и окончательной изоляции полостью за счет грунта, разрабатываемого в основании полигона, К2=1. В табл. 2 слой промежуточной изоляции принят 0,25 м. При применении катков КМ-305 допускается слой промежуточной изоляции 0,15 м. |